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微重力环境轮下月壤运动状态细观分析

邹猛 刘国敏 李建桥 张金换 李因武

邹猛, 刘国敏, 李建桥, 张金换, 李因武. 微重力环境轮下月壤运动状态细观分析[J]. 交通运输工程学报, 2009, 9(6): 21-25. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2009.06.005
引用本文: 邹猛, 刘国敏, 李建桥, 张金换, 李因武. 微重力环境轮下月壤运动状态细观分析[J]. 交通运输工程学报, 2009, 9(6): 21-25. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2009.06.005
ZOU Meng, LIU Guo-min, LI Jian-qiao, ZHANG Jin-huan, LI Yin-wu. Microscopic study on dynamic behavior of lunar regolith under driving wheel in microgravity circumstance[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2009, 9(6): 21-25. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2009.06.005
Citation: ZOU Meng, LIU Guo-min, LI Jian-qiao, ZHANG Jin-huan, LI Yin-wu. Microscopic study on dynamic behavior of lunar regolith under driving wheel in microgravity circumstance[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2009, 9(6): 21-25. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2009.06.005

微重力环境轮下月壤运动状态细观分析

doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2009.06.005
基金项目: 

国家自然科学基金项目 50875107

中国博士后科学基金项目 20080440038

详细信息
    作者简介:

    邹猛(1978-), 男, 辽宁海城人, 清华大学助理研究员, 博士后, 从事地面力学与汽车被动安全性研究

  • 中图分类号: U412.22

Microscopic study on dynamic behavior of lunar regolith under driving wheel in microgravity circumstance

More Information
  • 摘要: 通过离散元软件PFC2D模拟微重力环境下刚性轮在月壤上行驶状态, 并选取轮下5个典型颗粒和半径为5cm的1个圆形区域进行监测, 细观分析了光滑轮下月壤颗粒运动轨迹、速度分布和孔隙率的动态变化过程。仿真结果表明: 光滑轮下月壤颗粒轨迹可分为前推、下压和回弹3阶段; 有刺轮下颗粒轨迹可以分为2类, 第1类颗粒位于车轮外圆之外, 其轨迹与光滑轮下颗粒轨迹类似, 第2类颗粒位于车轮的基圆与外圆之间, 轨迹可分为下压、上抛、下落阶段; 当滑转率在0~100%之间时, 轮下月壤颗粒有2个流动破坏区, 即向前的流动区和向后的流动区; 车轮通过月壤上方时, 孔隙率下降, 车轮驶过后, 在颗粒间弹力作用下孔隙率略有回升, 但整体小于通过前。

     

  • 图  1  离散元模拟双轴试验结果

    Figure  1.  Biax-test result from DEM simulation

    图  2  颗粒运动模拟

    Figure  2.  Moving simulation of particles

    图  3  光滑轮下不同颗粒轨迹

    Figure  3.  Tracks of particles under smooth wheel

    图  4  滑转率对光滑轮下颗粒轨迹影响

    Figure  4.  Influence of slip ratios on particle tracks under smooth wheel

    图  5  有刺轮下颗粒轨迹

    Figure  5.  Tracks of particles under rug wheel

    图  6  滑转率对有刺轮下颗粒轨迹影响

    Figure  6.  Influence of slip ratios on particle tracks under rug wheel

    图  7  光滑驱动轮下颗粒流动破坏情况

    Figure  7.  Floating destroy of particles under smooth wheel

    图  8  有刺驱动轮下月壤流动破坏情况

    Figure  8.  Floating destroy of particles under rug wheel

    图  9  颗粒流动破坏形式

    Figure  9.  Floating destroy of particles

    图  10  滑转率对轮下月壤孔隙率的影响

    Figure  10.  Influence of slip ratios on porosities of lunar regolith

    图  11  载荷对月壤孔隙率影响

    Figure  11.  Influence of loads on porosities of lunar regolith

    表  1  离散元模型参数

    Table  1.   Parameters of DEM model

    法向刚度/(N·m-1) 切向刚度/(N·m-1) 颗粒摩擦因数 颗粒半径/cm 法向临界阻尼比 切向临界阻尼比
    1.0×108 2.5×108 0.75 0.050~0.125 0.84 0.62
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  • 收稿日期:  2009-07-20
  • 刊出日期:  2009-12-25

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